Следящий фильтр для обработки непрерывного сигнала с частотной модуляцией

Следящий фильтр для обработки непрерывного сигнала с частотной модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1, .."с - ", г °

С

Ф Г

Е . ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (Фиг, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3814043/24-09 (22 ) 20.11.84 (46 ) 15.03.86. Бюл. 9 10 (72 ) Н.С. Абидинов, В.И. Батуро, В.В. Кийко, Л.E. Овчинников и В.А. Снытков (53 ) 621.396.96 (088.8 ) (56 ) Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А.

Системы фазовой автоподстройки час-, тоты. М.: Связь, 1972.

Линдсей В..Системы синхрониза.ции в связи и управлении. М.: Саветское радио, 1978. (54 )СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОБРАБОТКИ

НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛА С ЧАСТОТНОЙ

МОДУЛЯЦИЕЙ (57 )Изобретение может использоваться в радиолокационных и радионави. гационных устройствах. Принимаемый сигнал и сигнал управляемого генератора (УГ) 7 поступают на смеситель 1. Со смесителя 1 сигнал биений поступает на второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 17 и первый УПЧ 2. Первый УПЧ 2 s режиме биений обеспечивает высокие динамические свойства устройства при захвате частоты принимаемого. сигнала. (19) (11) (5D 4 G 01 S 7/36 Н 03 L 7/00

УПЧ 2 работает как усилитель-ограничитель. Это обеспечивается подачей на его управляющий вход постоянного напряжения U со второго блока

23 опорного напряжения, которое поступает через замкнутый ключ 21 и третий сумматор 16. При переходе в режим слежения сигнал биений с

УПЧ 2 поступает на фазовый детектор (ФД) 3. С выхода ФД 3 управляющий сигнал, пропорциональный разности фаэ сигнала УПЧ 2 и сигнала генера тора сдвига 8, через фильтр нижних частот 4, первый и второй сумматоры 5 и 6 поступает на УГ 7. Фаза сигнала УГ 7 изменяется таким образом, что уменьшается управляющее воздействие на выходе ФД 3. Осуществляется слежение частоты колебаний УГ 7 sa частотой принимаемого сигнала со смещением 1, при этом с выхода второго УПЧ 17 максимальный сигнал через третий детектор 18-, пороговый блок 19 и инвертор 20 . воздействует на ключ 21, в резуль-1. тате опорное, напряжение с блока 23 не поступает на сумматор 16. УПЧ 2 работает почти в линейном режиме, поскольку на сумматор 16 поступает

Ф только управляющее воздействие с

ФД 3, прошедшее через усилитель пос" тоянного тока 14 и второй детектор

15, поэтому уменьшается полоса пропускания УПЧ 2. Кроме того, управляк щее воздействие с ФД 3 подается через первый детектор 9, первый пороговый блок 10, инвертор ll и ключ

12 на блок 13 адаптации. Порог в пороговом блоке 10 выбирается таким, чтобы в режиме слежения напряжение с детектора 9 его не превышало этот порогi Это обеспечивается подключе1218358 нием вьгхода первого сумматора 5 к входу блока 13 адаптации, с которого усредненный сигнал поступает на другой вход сумматора 5. При воздействии сильной импульсной помехи происходит срыв слежения. При этом блок адаптации отключается от выхода первого сумматора 5, а второй блок 23 опорного напряжения через ключ 21 и сумматор 16 подключается к УПЧ 2. В результате практически мгновенно восстанавливается слежение. Поясняется работа блока адаптации. lз.п.ф-лы;Зил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных устройствах и в аппаратуре когерентной связи, 5

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

На фйг. 1 приведена структарная электрическая схема следущего.фильтра для обработки непрерывного сигна- 10 ла с частотой модуляцией; на фиг.2— пример выполнения блока адаптации; на фиг. 3 — эпюры сигналов в характерных точках, Следящий фильтр для обработки не- 15 прерывного сигнала с частотной модуляцией (фиг. 1.) содержит смеситель первый усилитель 2 промежуточной частоты, фазовый детектор 3, фильтр

4 нижних частот, первый сумматор 5, 20 второй сумматор 6, управляемый инератор 7, генератор 8 сдвига, первый детектор 9, первый пороговый блок

10, первый инвертор 11, первый ключ . 12, блок 13 адаптации, усилитель 14 25 постоянного тока, второй детектор !

5, третий сумматор 16, второй усилитель 17 промежуточной частоты, третий детектор 18, второй пороговый блок 19, второй инвертор 20, второй ,ключ 21, первый блок 22 опорного на пряжения, второй блок 23 опорного напряжения, а блок 13 адаптации содержит блок 24 выборки и хранения, сглаживающий фильтр 25, генератор

26 тактовых импульсов, счетчик 27, дешифратор 28, дифференцируюшую цепь

29, компаратор 30, одновибратор 31 и интегрирующее сопротивление 32, Следящий фильтр для обработки непрерывного сигнала е частотной модуляцией (фиг. 1) работает следующим образом.

Принимаемый сигнал, закон изменения частоты которого может иметь, например, вид симметричной пилы (f на фиг, 3- a), поданный на второй вход смесителя 1, и сигнал управляемого генератора 7, частота которого в режиме биений равна f

or образуют на выходе смесителя 1 бие ния с изменяющейся частотой, которые поступают на вход второго усилителя 17 промежуточной частоты и вход первого усилителя 2 промежуточной частоты, Последний в режиме биений и захвата имеет большую полосу пропускания (2 ья ) и коэффициент усиления на резонансной частоте К = K()2 uf ) обеспечивающий высокие динамические свойства устройства при захвате частоты принимаемого сигнала. Широкая полоса пропускания и коэффициент усиления К обеспечиваются путем подачи с выхода второго блока 23 опорного напряжения через замкнутый второй ключ 21 и третий сумматор 16 на управляющий вход первого усилителя 2 промежуточной частоты постоянного напряжения 0, при этом первый усилитель 2 работает как усилитель-ограничитель. По окон- чании переходного процесса в устрой3 12 стве.наблюдается режим слежения, при котором принимаемый сигнал и сигнал управляемого генератора 7, частота которого изменяется по тому . же закону, что и частота принимаемого сигнала (f фиг. 3-0), Образуют биение на промежуточной частоте, величина которой равна частоте генератора 8 сдвига (Г ). Сигнал биений усиливается и поступает на второй вход фазового детектора 3, на первый вход которого поступает сигнал генератора 8 сдвига. При этом на выходе фазового детектора образуется управляющее воздействие, пропорциональное разности фаз выходного сигнала первого усилителя

2 промежуточной частоты и сигнала генератора 8 сдвига, которое после фильтрации на фильтре 4 нижних частот через первый и второй сумматоры 5 и 6 поступает на вход управляемого генератора 7, вызывая при этом такое изменение фазы его сигнала, которое уменьшает управляющее воздействие на выходе фазового детектора 3, и, тем самым, обеспечивается слежение частоты колебаний управляемого генератора 7 за частотой принимаемого сигнала со смещением, по частоте равным f . При этом на выходе второго усилителя 17 промежуточной частоты резонансная частота которого также равна f, выходной сигнал достигает своего максимального значения. Третий детектор

18 преобразует этот сигнал в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна амплитуде указан-ного сигнала и которое при захвате превышает порог, выставленный во втором пороговом блоке 19 (величина порога определяется уровнем шумов на выходе третьего детектора 18 при отсутствии слежения за частотой принимаемого сигнала), при этом на выходе второго инвертора 20 образуется низкий уровень нацряжения (логический нуль) и второй ключ 21 отключает выход второго блока 23 опорного напряжения от второго входа третьего сумматора 16, тем самым обеспечивается режим работы первого усилителя

2 промежуточной частоты, близкой к линейному (т.е. без ограничения) эа счет того, что на управляющий вход поступает управляющее воздействие с выхода фазового детектора 3 через усилитель 14 постоянного тока, вто 18358

В результате на выходе фазового

30 детектора 3 уменьшаются как постоянная составляющая, обусловленная отличием начальной расстройки f» от так и переменная составляющая, обусловленная модуляцией принимаемого сигнала. Уменьшение указайных

З5 составляющих приводит к уменьшению выходного напряжения второго детектора 15 (фиг. З-е), что вводит первый усилитель 2 промежуточной частоты в линейный режим, с последую40 щим уменьшением его коэффициента усиления на резонансной частоте (фиг, З-ж), что ведет к уменьшению эффективной шумовой полосы устройства. Усилитель 14 постоянного

45 тока Осуществляет согласование выходного напряжения второго детектора 15 с рабочим диапазоном регулировочной характеристики первого усилителя 2 промежуточной частоты. По окончании адаптации на выходе фазового детектора 3 имеется управляющее воздействие, обусловленное только действием шумов, нестабильностью и f, а также отличием напря- .

55 жений усредненной реализации выходного сигнала блока 13 адаптации от конкретной реализации напряжения на выходе фильтра 4 нижних частот. При

25 рой детектор 15 и третий сумматор

16, которое пропорционально сигналу ошибки на выходе,фазового детектора

3. Благодаря этому происходит уменьшение полосы нропускания первого усилителя 2 промежуточной частоты и тем самым уменьшение эффективной шумовой полосы устройства. Управляющее воздействие с выхода фазового детектора 3 поступает также на вход первого детектора 9, на выходе которого формируется напряжение огибающей управляющего воздействия. Это напряжение поступает на вход первого порогового блока 10, уровень порога выбирается таким, чтобы напряжение первого детектора 9 в режиме слежения за частотой принимаемого сигнала не превышало этот порог. Этим достигается в укаэанном режиме подключение выхода первого сумматора 5 ко входу блока 24 выборки и хранения блока адаптации 13 через. интегрирующее сопротивление 32. Величина интегрирующего сопротивления 32 определяет время усреднения выходного сигнала первого сумматора 5 °

1218358 воздействии сильной импульсной помехи происходит срыв слежения, при этом частота управляемого генератора 7 изменяется по усредненному закону изменения частоты принимаемого сигнала. При срыве слежения происходит отключение выхода первого сум" матора 5 от первого входа блока 13 адаптации, чем обеспечивается устранение влияния низкочастотных процессов на выходе фильтра 4 нижних частот на хранящуюся в блоке 13 адаптацию информацию. Отклонение частоты выходного сигнала смесителя 1 от f более чем на величину, определяемую полосой пропускания второго усилителя 17 промежуточной частоты (последняя определяется уровнем порога во втором пороговом блоке 19), приводит к подключению второго блока 23 опорного напряжения через третий сумматор 16 ко второму входу первого усилителя 2 промежуточной частоты и тем самым обеспечиваются высокие динамические свойства, благодаря которым обеспечивается практически мгновенное восстановление режима слежения частоты управляемого генератора 7 ь

sa частотой принимаемого сигнала.

Блок 13 адаптации (фиг. 2) работаеп следующим образом.

Напряжение с выхода первого сумматора 5 поступает на вход дифференцирующей цепи 29, где дифференцируется и после компаратора 30,, отсекающего импульсы, составляющие

Т„/2, запускает одновибратор 31, который формирует импульсы (фиг.3-6), следующие с периодом модуляции принимаемого сигнала. Этими импульсами обнуляется счетчик 27 и синхронизируется генератор 26 тактовых импульсов (фиг. 3 ). Код.с выхода счетчика 27 поступает на дешифратор

28, который осуществляет управление работой блока 24 выборки и хранения.

Таким образом, в блоке адаптации (на выходе блока 24 выборки и хранения) формируется усредненная за несколько периодов модуляции принимаемого сигнала реализация выходного сигнала первого сумматора (фиг,38, ).

Формула и э о б р е т е н и я

Следящий фильтр для обработки непрерывного сигнала с частотной

40 модуляцией, содержащий последовательно соединенные смеситель,.первый усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор и фильтр нижних частот, первый сумматор, генератор сдвига выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, первый блок опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, и управляемый генератор, причем выход первого сумматора подключен к входу управ-. ляемого генератора, выход которого соединен с первым входом смесителя и является выходом следящего фильтра ля обработки непрерывного сигнала с частотной модуляцией, а второй вход смесителя является его входом, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй сум-. матор, последовательно соединенные первый детектор, первый пороговый блок и первый инвертор, последо-. вательно соединенные первый ключ и блок адаптации, последовательно соединенные усилитель постоянного тока, второй детектор и третий сумматор, последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, тре-, тий детектор, второй пороговый блок, второй инвертор и второй ключ, второй блок опорного напряжения причем выход смесителя соединен с входом второго усилителя промежуточной частоты, выход фазового детектора подключен к входам усилителя постоянного тока и первого детектора соответственно, выход второго суммато-ра подключен к второму входу первого сумматора, первому входу первого ключа и второму входу блока адаптации, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход первого инвертора соединен с вторым входом первого ключа, выход третьего сумматора соединен с управляющим входом первого усилителя промежуточной частоты, выход второго блока опорного напряжения соединен с вторым входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход фильтра нижних л частот соединен с вторым входом. второго сумматора, а первый усилитель промежуточной частоты выполнен с регулируемым коэффициентом усиления

1218358

f0 ар

<»

f Уе фиг.J

ВЙИИПК Закав 1130/55 ти аж 730

Ееееее ШШ Петеет, т.уетород, ул.Ирееетеее, Е

2. Устройство по пе l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блдк адаптации содержит последовательно соециненные интегрирующее сопротивт ление, блок выборки и хранения и сглаживающий фильтр, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и дешифратор, последовательно соединенные дифференцирующую цепь, компаратор и од новибратор, причем отвод интегрирующего сопротивления является первым ! входом блока адаптации, а вход дифференцирующей цепи — вторым входом блока адаптации, первый выход дешифратора соединен с управляющим входом блока выборки и хранения, а вто рой ВыхОД с синхрОнивирующим Вхо дом счетчика, выход одновибратора соединен с входом генератора тактовых импульсов и обнуляющим входом счетчика, выход сглаживающего фильтра является выходом блока адапта .ции.